Untersuchung von Stabilität und Zersetzungsphänomenen in M@C / PANI Nanokomposit-Elektroden in 2D- und 3D-Architekturen

• Antragsteller: Professor Dr. Julien Bachmann, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 429730598

Die Speicherung von (womöglich regenerativ gewonnener) elektrischer Energie in chemischer Form (Brennstoff) und im Anschluss dazu ihre Rückgabe finden in elektrochemischen Bauelementen wie Elektrolyseuren und Brennstoffzellen statt. Wenn diese Bauelemente wirtschaftlich zu betreiben sind, müssen sie nicht nur effizient sondern auch langlebig sein. Die heutzutage als Elektrokatalysatoren eingesetzten Materialien sind leider nicht korrosionsbeständig, und die Faktoren, die die Stabilität dieser Multiphasenkomposite beeinflußen, sind schlecht verstanden. Das Projekt setzt an dieser Stelle an und schlägt ein Modellsystem für diese komplexen Werkstoffe vor, in welchem der Einfluß unterschiedlicher Effekte auf die Stabilität der Elektroden systematisch untersucht werden kann. Unsere Präparation kombiniert ein eloxiertes, makroporöses Templat, welches die dreidimensionale Geometrie definiert, mit Polyanilin (PANI) als leitfähiger Matrix und laserabgeschiedenen Metallnanopartikeln in einer Kohlenstoffmatrix (M@C) als Katalysator. Es sollen die Effizienz sowie die Stabilität dieser Elektroden in den Bedingungen der Elektrolyse quantifiziert werden. Es werden dann Elektroden miteinander verglichen, die in je einem Aspekt sich voneinander unterscheiden: (1) der Natur der Wechselwirkungen zwischen Templat und Polyanilin; (2) der Natur der Wechselwiirkungen zwischen PANI und Kohlenstoffphase; (3) der Architektur der Elektrode (planare Filme oder Rohrchen in einer 3D-Matrix); (4) der Geometrie der Elektrode (Länge und Durchmesser der Röhrchen). Die Ergebnisse dieser Vergleiche sollen es einem ermöglichen, die vielversprechendsten Strategien zur Verbesserung der Stabilität realer Elektroden zu identifizieren, die die Effizienz bewahren. Dieses ambitionierte Ziel wird durch die Kombination komplementärer Expertisenbereiche bei den Russischen und Deutschen Partnern in den jeweiligen Bereichen der Laserabscheidung von Metall-Kohlenstoff-Kompositen und der elekochemischen Untersuchungen (inkl. Eloxierung).

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Foundation for Basic Research, bis 3/2022
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr. Alina Manshina, bis 3/2022